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2017-2018学年高考物理二轮复习 专题检测(十六)带电粒子在磁场_复合场中的运动

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来的三倍,假设磁场区域足够大,粒子会通过ad延长线上的g点,且dg=ae,可知粒子将从d、f之间的某确定点射出,选项B错误;如果粒子的速度不变,磁场的磁感应强度变为原来的二倍,将从ae的中点射出,选项C错误;带电粒子从e、d点射出时转过的角度相等,所用时间相等,从f点射出时转过的角度最小,所用的时间最短,选项D正确。

11.(2017·全国卷Ⅱ)如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为( )

A.3∶2 C.3∶1

B.2∶1 D.3∶2

解析:选C 由于是相同的粒子,粒子进入磁场时的速度大小相同,

v2mv由qvB=m可知,R=,即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同。若

RqB粒子运动的速度大小为v1,如图所示,通过旋转圆可知,当粒子在磁场边界的出射点A离P点最远时,则AP=2R1;同样,若粒子运动的速

度大小为v2,粒子在磁场边界的出射点B离P点最远时,则BP=2R2,由几何关系可知,R1

R3v2R2

=,R2=Rcos 30°=R,则==3,C项正确。 22v1R1

12.[多选]如图所示,一足够长的绝缘细杆处于磁感应强度为B=0.5 T的匀强磁场中,杆与磁场垂直且与水平方向的夹角为θ=37°。一质量为m=0.1 g、电荷量为q=5×10 C的带正电圆环套在该绝缘细杆上,圆环与杆

之间的动摩擦因数为μ=0.4。现将圆环从杆上的某一位置无初速度释放。则下列判断中正确的是(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取重力加速度g=10 m/s)( )

A.圆环下滑过程中洛伦兹力始终做正功

B.当圆环下滑的速度达到2.4 m/s时,圆环与细杆之间的弹力为零 C.圆环下滑过程中的最大加速度为6 m/s D.圆环下滑过程中的最大速度为9.2 m/s

解析:选CD 由于洛伦兹力始终与速度垂直,不做功,故A错误;当圆环与细杆之间的弹力为零时,摩擦力为零,加速度最大,此时有qvB=mgcos θ,解得v=3.2 m/s,由

2

2

-4

mgsin θ=ma大,解得a大=6 m/s2,故B错误,C正确;圆环向下加速运动时,必会出现qvB>mgcos θ,此时,杆对圆环的弹力为FN=qvB-mgcos θ,当mgsin θ=μFN=μ(qv大B-mgcos θ)时速度最大,解得v大=9.2 m/s,D正确。

13.[多选]质量为m、电荷量为q的带正电小球,从倾角为θ的粗糙绝缘斜面(μ

A.小球在斜面上运动时做匀加速直线运动

B.小球在斜面上运动时做加速度增大、速度也增大的变加速直线运动 C.小球最终在斜面上做匀速运动

D.小球在斜面上下滑过程中,对斜面压力刚好为零时小球的速率为

mgcos θ

Bq解析:选BD 对小球进行受力分析,由左手定则可知小球受到垂直于斜面向上的洛伦兹力的作用,且随小球速度的增大而增大,所以斜面对小球的支持力减小,滑动摩擦力减小,重力沿斜面向下的分力不变,所以小球做加速度逐渐增大的变加速运动,故A、C项错误,B项正确;当斜面对小球的支持力减为零时,垂直于斜面向上的洛伦兹力等于重力垂直于斜面的分力,可得小球的速度为

mgcos θ

,故D项正确。 Bq14.[多选](2018届高三·阳泉联考)如图所示,在真空中半径为r=0.1 m的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场及水平向左的匀强电场,磁感应强度B=0.01 T,ab和cd是两条相互垂直的直径,一束带正电的粒子流连续不断地以速度v=1×10 m/s从c点沿cd方向射入场区,

粒子将沿cd方向做直线运动,如果仅撤去磁场,带电粒子经过a点,如果撤去电场,且将1

磁感应强度变为原来的,不计粒子重力,下列说法正确的是( )

2

A.电场强度的大小为10 N/C B.带电粒子的比荷为1×10 C/kg

C.撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径为0.1 m D.带电粒子在磁场中运动的时间为7.85×10 s

解析:选AC 粒子沿直线运动,则Bqv=Eq,解得E=Bv=10 N/C,选项A正确;如果1Eq2q2v6

仅撤去磁场,则粒子在水平方向r=×t,竖直方向r=vt,解得:==2×10 C/kg,

2mmEr选项B错误;撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径为R==0.1 m,选项C正确;

2

2

-5

6

3

mvBqTπm-4

带电粒子在磁场中运动的时间为t==≈1.57×10 s,选项D错误。

4B2q2

[教师备选题]

1.图甲为水平放置的两根平行光滑导轨,处在垂直轨道平面向里的匀强磁场中。均匀金属棒AB垂直于水平导轨静止放置。从t=0时刻开始在金属棒AB上通有图乙所示的交变电流,规定甲图所示的电流方向为正方向。下列说法正确的是( )

A.金属棒将在某一范围内往复运动 B.t1时刻金属棒的速度最大 C.t2时刻金属棒的加速度最大 D.安培力时而做正功,时而做负功

解析:选D 刚开始时,电流方向从A到B,根据左手定则可知,金属棒受到向右的安培力,向右运动,当到t2时刻电流为零,向右的速度达到最大,之后电流方向从B到A,受到向左的安培力,金属棒向右做减速运动,根据对称性可得,t4时刻速度减小为零,之后电流反向,速度向右增大,金属棒向右运动,如此反复,所以金属棒一直向右运动,A、B错误;电流最大时,加速度最大,所以C错误;金属棒一直向右运动,而安培力时而向右,时而向左,所以时而做正功,时而做负功,D正确。

2.[多选]如图所示,在正方形区域abcd内有沿水平方向的、垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电荷量为q的离子垂直于EF自O点沿箭头方向进入磁场。当离子运动到F点时,突然吸收了若干个电子,接着沿另一圆轨道运动到与OF在一条直线上的E点。已知OF的长度为

EF长度的一半,电子电荷量为e(离子吸收电子时不影响离子的速度,离子重力不计),下列

说法中正确的是( )

A.此离子带正电

B.离子吸收电子的个数为

2eC.当离子吸收电子后所带电荷量增多 D.离子从O到F的时间与从F到E的时间相等

解析:选AB 根据左手定则可知离子带正电,选项A正确;正离子在吸收电子之前的半径由半径公式得R=,正离子吸收若干电子后轨道半径由半径R变为2R,可得2R=

qmvqBmvq,解得n=,选项B正确;离子原来带正电,当离子吸收电子后所带电荷量减

q-neB2e2πm少,选项C错误;由于离子电荷量改变,根据周期公式T=可得周期发生变化,因此离Bq子从O到F的时间与从F到E的时间不相等,选项D错误。

3.[多选](2018届高三·广州调研)如图,MN、PQ是圆O的两条相互垂直的直径,圆内有垂直纸面向里的匀强磁场,比荷相等的正、负离子分别从M、N以等大速率射向O。若正离子从P出射,则( )

A.负离子会从Q出射 B.负离子也从P出射

C.两离子在磁场中运动时间相等 D.两离子在磁场中运动路程不相等

解析:选BC 根据左手定则判断知,负离子进入磁场后所受的洛伦兹力向上,会顺时针旋转。由半径公式r=知,正、负离子的比荷相等,速率v相等,则轨迹半径相等,2πm所以负离子也从P出射,故A错误,B正确。由T=知,比荷相等,则它们的周期相等,mvqBqmqB两个离子轨迹对应的圆心角都是90°,在磁场中运动时间都是,故C正确。两个离子在磁

4πr场中运动轨迹的长度都是,则它们运动的路程相等,故D错误。

2

4.(2018届高三·绵阳南山中学摸底)质量为m、电荷量为q的微粒,以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场(场强大小为E)和匀强磁场(磁感应强度大小为B)组成的混合场区,该微

粒在电场力、洛伦兹力和重力的作用下,恰好沿直线运动到A,重力加速度为g,下列说法中正确的是( )

A.该微粒一定带正电

B.微粒从O到A的运动可能是匀变速运动 C.该磁场的磁感应强度大小为D.该电场的场强为Bvcos θ

解析:选C 若微粒带正电,电场力水平向左,洛伦兹力垂直OA斜向右下方,则电场力、重力、洛伦兹力不能平衡。若微粒带负电,符合题意,A错误;微粒如果做匀变速运动,

Tmgqvcos θ

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